一種大口徑輸水隧洞地基檢測系統的製作方法
2023-05-04 04:02:23 1
本實用新型涉及隧洞檢測技術領域，尤其涉及一種大口徑輸水隧洞地基檢測系統。
背景技術：
隨著南水北調、引灤入唐、引黃入晉等大型輸水工程的陸續上馬，大口徑輸水隧洞越來越多的應用到各大型輸水工程之中。大口徑輸水隧洞不但保證較大輸水量，且能承受一定的壓力，有其自身的輸水優勢。但因其承壓及深埋等特殊性，一旦建成或運行後，不能對其地基進行有損隧洞結構的檢測，常規檢測方法無法達到檢測隧洞地基的目的，尤其在洪水或地震等自然災害後，難以對輸水隧洞地基質量做出科學判斷。
技術實現要素：
本實用新型的實施例提供一種大口徑輸水隧洞地基檢測系統，實現了在保證不破壞隧洞結構的前提下，能夠快速檢測隧洞地基。
為達到上述目的，本實用新型實施例採用如下技術方案：
一種大口徑輸水隧洞地基檢測系統，所述系統包括錘擊震源、檢波器和檢測儀，其中，所述錘擊震源通過信號線與所述檢測儀連接，所述檢波器通過連接線與所述檢測儀連接，
所述錘擊震源被配置為在隧洞地基激發地震波；所述檢測儀被配置為通過所述信號線接收激發所述地震波的觸發能量，並記錄所述觸發能量，所述觸發能量為所述錘擊震源輸出的能量；所述檢波器被配置為接收所述錘擊震源在所述隧洞地基激發出的地震波；所述檢測儀還被配置為通過所述連接線接收所述檢波器得到的所述隧洞地基的地震波的波形圖，並顯示所述隧洞地基的地震波的波形圖。
可選的，所述錘擊震源的觸發能量範圍為18-24磅。
可選的，所述檢波器為接收某一特定頻率地震波的檢波器，所述特定頻率在4-100Hz範圍內。
通過本實用新型實施例提供的一種大口徑輸水隧洞地基檢測系統，所述系統包括錘擊震源、檢波器和檢測儀，其中，所述錘擊震源通過信號線與所述檢測儀連接，所述檢波器通過連接線與所述檢測儀連接，當所述錘擊震源在隧洞地基激發地震波時，所述信號線將激發信號傳輸給所述檢測儀，所述檢測儀記錄所述激發信號，由所述檢波器接收所述錘擊震源在所述隧洞地基激發出的地震波，所述檢測儀通過連接線接收所述檢波器得到的所述隧洞地基的地震波的波形圖，由所述檢測儀的顯示屏顯示所述隧洞地基的地震波的波形圖，所述觸發能量為所述錘擊震源輸出的能量。本實用新型實施例解決了現有技術中在不破壞隧洞結構的前提下，難以對隧洞地基質量進行檢測的問題，能夠實現快速檢測隧洞地基。
本實用新型的其它特徵和優點將在隨後的具體實施方式部分予以詳細說明。
附圖說明
附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用於解釋本實用新型，但並不構成對本實用新型的限制。在附圖中：
圖1是本實用新型實施例提供的一種大口徑輸水隧洞地基檢測系統的結構示意圖；
圖2是本實用新型實施例提供的一種大口徑輸水隧洞地基檢測系統的檢測方法的流程圖；
圖3是本實用新型實施例提供的檢測波形圖。
附圖標記說明
1 錘擊震源 2 檢波器
3 檢測儀 4 顯示屏
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用於說明和解釋本實用新型，並不用於限制本實用新型。
本實用新型實施例提供了一種大口徑輸水隧洞地基檢測系統，如圖1所示，所述系統包括錘擊震源1、檢波器2和檢測儀3，其中，所述錘擊震源通過信號線與所述檢測儀連接，所述檢波器通過連接線與所述檢測儀連接，當所述錘擊震源在隧洞地基激發地震波時，所述信號線將激發信號傳輸給所述檢測儀，所述檢測儀記錄所述激發信號，由所述檢波器接收所述錘擊震源在所述隧洞地基激發出的地震波，所述檢測儀通過連接線接收所述檢波器得到的所述隧洞地基的地震波的波形圖，由所述檢測儀的顯示屏4顯示所述隧洞地基的地震波的波形圖，所述觸發能量為所述錘擊震源輸出的能量。
其中，所述錘擊震源的觸發能量的範圍為18-24磅。所述檢測系統中可以包括多個檢波器，每個檢波器能夠接收特定頻率的地震波，這些檢波器的特定頻率範圍為4-100Hz。所述檢測儀可以為SWS型工程勘探及工程檢測儀。
本實用新型利用上述大口徑輸水隧洞地基檢測系統，對隧洞地基進行檢測，查明隧洞地基是否存在滲透變形及不均勻沉降等問題，為地基後續處理提供依據。如圖2所示，為了更清楚的理解所述系統，本實用新型實施例還提供一種大口徑輸水隧洞地基檢測系統的檢測方法，包括如下步驟：
201、設定隧洞地基的檢測範圍。
根據工程運行情況及檢測要求確定檢測範圍，一般通過收集隧洞施工時的地質資料和隧洞運行期的觀測資料，再結合現場情況進行綜合判斷。例如，在常規巡視檢查中發現某部位有變形或懷疑該區段有問題，可以針對這些位置進行檢測，或者是隧洞穿越河道段在發生洪水後，有時需要評估洪水對隧洞的影響，這時需要對穿越河道段的隧洞地基進行檢測，比如2012年北京7.21洪水之後，為評估洪水對南水北調北京段拒馬河隧洞的影響，專門針對隧洞的地基進行了檢測。
其中，為了在後續更加清晰的比較地震波的波形圖，所述檢測範圍包括疑似問題區段和正常區段。
202、在所述檢測範圍內，分別採用不同特定頻率的檢波器和不同試驗參數，通過所述檢測儀採集得到所述隧洞地基的多個地震波的試驗波形圖，所述試驗參數包括偏移距、移動道距、採樣時間和觸發能量，所述偏移距為所述檢波器和錘擊震源的距離，所述移動道距為所述檢波器和錘擊震源同時移動的距離，所述採樣時間為所述檢測儀採集地震波的時間。
其中，所述偏移距的取值範圍為2-10m，所述移動道距的取值範圍為0.5-2m，所述採樣時間的取值範圍為0.1-1ms。
因為每個隧洞地基的土質或者結構會有所不同，故在進行隧洞地基檢測之前，分別採用不同特定頻率的檢波器和不同試驗參數進行現場試驗，根據試驗結果確定適宜的檢波器、偏移距、移動道距、採樣時間和觸發能量。具體包括如下步驟：
a)在所述檢測範圍內選取一段試驗距離，並將測線沿隧洞軸線方向設置。
所述試驗距離覆蓋的區段也需要包括疑似問題區段和正常區段，以便於在最終得到的試驗波形圖中能夠清晰的分辨出具有連續性同相軸的正常區段的波形圖，以及出現缺失或者錯段的疑似問題區段的波形圖。
設置測線與所述隧洞軸線方向平行，以便保證檢波器和錘擊震源是沿著所述隧洞軸線方向移動。
b)選取某一特定頻率的檢波器，分別設定偏移距、觸發能量、採樣時間和移動道距；
c)在所述試驗距離內將所述檢波器沿所述測線固定在所述隧洞地基上；
d)根據所述偏移距，利用所述錘擊震源以所述觸發能量在所述測線上激發地震波；
e)通過所述檢測儀在所述採樣時間內接收地震數據；
f)在所述試驗距離內，將所述錘擊震源和所述檢波器按照所述移動道距同時移動，並重複步驟c)-e)，通過所述檢測儀得到試驗波形圖。
g)分別選取不同於b)中的檢波器、偏移距、觸發能量、採樣時間和移動道距，重複步驟c)-f)。
選取某一特定頻率的檢波器，並分別設定偏移距、觸發能量、採樣時間和移動道距，然後將所述檢波器沿所述測線固定在所述隧洞地基上，間隔所述設定偏移距，利用所述錘擊震源以所述觸發能量在所述測線上激發地震波，所述檢測儀通過所述檢波器在所述採樣時間內接收地震數據。然後在所述試驗距離內，將所述錘擊震源和所述檢波器按照所述設定的移動道距沿著所述測線同時移動，並重複上述步驟繼續檢測。通過選取不同特定頻率的檢波器、偏移距、觸發能量、採樣時間和移動道距，得到不同的試驗波形圖，其中，所述波形圖也稱為地震映像時序剖面。另外，所述採樣時間的選取要保證在每一次激發地震波時，採集到的地震波的波形圖為第一個波峰的波形圖。
203、比較所述多個地震波的試驗波形圖，確定同相軸對所述隧洞反映明顯的試驗波形圖對應特定頻率的檢波器和設定參數為現場檢測所需的檢波器和檢測參數。
204、在所述檢測範圍內，根據所述現場檢測所需的檢波器和檢測參數，通過所述檢測儀採集得到所述隧洞地基的多個地震波的檢測波形圖。
具體包括如下步驟：
h)在所述檢測範圍內，將所述現場檢測所需的檢波器沿所述測線固定在所述隧洞地基上；
i)根據所述檢測參數中的偏移距，利用所述錘擊震源以所述檢測參數中的觸發能量在所述測線上激發地震波；
j)通過所述檢測儀在所述檢測參數中的採樣時間內接收地震數據；
k)在所述檢測範圍內，將所述錘擊震源和所述檢波器按照所述檢測參數中的移動道距同時移動；
l)重複步驟h)-k)，通過所述檢測儀採集得到檢測波形圖。
在得到所述檢測波形圖後，查看所述檢測波形圖的同相軸是否存在缺失或錯段，若存在，則判斷存在所述缺失或錯段的區域對應的所述隧洞地基存在問題，所述隧洞地基可能存在滲透變形或者不均勻沉降等缺陷，為後續地基處理方案的選擇及施工提供科學依據。
如圖3所示，為一處隧洞地基的檢測波形圖，從圖中可以看到左側部分存在缺失，右側部分同相軸相對連續，則所述波形圖的左側部分對應的隧洞地基可能存在問題。
通過本實用新型實施例，能快速實現隧洞地基質量檢測，且不破壞隧洞結構。
以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型並不限於上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思範圍內，可以對本實用新型的技術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬於本實用新型的保護範圍。
另外需要說明的是，在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術特徵，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合。為了避免不必要的重複，本實用新型對各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。